DE2839383C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Torschaltung zur Störsignalunter­ drückung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Torschaltung ist aus der DE-OS 22 43 411 bekannt sowie in Fig. 1 der Zeichnung dar­ gestellt. Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, weist die Tor­ schaltung Emitterfolgerverstärker 1 und 2, einen Verknüpfungs­ transistor 3 und einen Kondensator C auf, der einen Spannungs­ pegel hält. Der Transistor 3 ist ohne ein anliegendes Signal durchgeschaltet und sperrt, wenn ein Rauschen im Eingangs­ signal S 1 auftritt und ein negatives Impulssignal P an der Basis des Transistors 3 liegt. In dieser Weise kann das Rau­ schen wirksam beseitigt werden.

Es versteht sich jedoch, daß ein derartiges Impulssignal zum Steuern des Schaltvorganges der Torschaltung eine große Ampli­ tude haben muß. Aus der in Fig. 2 dargestellten äquivalenten Schaltung der Torschaltung ergibt sich, daß das Ausgangssignal S 2 einem unerwünschten Einfluß durch ein Streuen des Impuls­ signales ausgesetzt ist, wenn ein Impulssignal mit großer Am­ plitude zum Sperren des Transistors 3 verwandt wird. Die Ver­ wendung eines Impulssignales mit großer Amplitude führt zu einem geringem Aussteuerbereich der Schaltung, einem hohen Widerstand des gesättigten Transistors und einem unerwünsch­ ten Frequenzgang der Schaltung. In Fig. 2 sind Dioden D 1 und D 2, die der Kennlinie zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors 3 und zwischen der Basis und seinem Emitter jeweils äquivalent sind, sowie ein Äquivalentschalter SW für den Kurzschluß zwischen der Basis und dem Kollektor des Tran­ sistors 3 dargestellt.

Aus der DE-OS 24 09 240 ist eine weitere Schaltungsanord­ nung zur Unterdrückung von Störungen in einem NF-Signal bekannt, bei der jedoch kein in Serie zum Signalweg lie­ gender Schalttransistor vorgesehen ist. Durch die Schal­ tungsanordnung gemäß DE-OS 24 09 240 soll erreicht werden, daß Störsignale im Signalweg unterdrückt werden, ohne je­ doch hierzu das eigentliche Nutzsignal ausblenden zu müssen. Der dabei vorgesehene Begrenzer ist ein dynamischer Begren­ zer, der ausschließlich auf Amplituden mit großer Flanken­ steilheit anspricht und nach Art eines in Serie zum Signal­ weg liegenden Filters lediglich Signale großer Flankensteil­ heit begrenzt. Dieser Begrenzer würde es nicht ermöglichen, den Eingangspegel eines in Serie zum Signalweg liegenden Schalttransistors abhängig vom Ausgangspegel zu begrenzen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht demgegen­ über darin, die Torschaltung nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 so auszubilden, daß bei großem Dynamikbereich der Signale im Signalweg die auf die Störsignale ansprechen­ de Steuerschaltung durch Steuersignale kleiner Amplitude steuerbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Ausbildung gelöst, die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben ist.

Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Torschaltung der in Serie zum Signalweg liegende erste Schalttransistor im offe­ nen Zustand auch durch Eingangssignale großer Amplitude nicht durchgeschaltet werden kann, können auch Störsignale großer Amplitude unterdrückt werden. Dieses Ergebnis wird mit einer kleineren Amplitude der Steuerimpulse für die Steuerschal­ tung erreicht, die auf die Störsignale im Signalwert anspricht.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruchs 2.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung bevor­ zugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Torschal­ tung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer herkömmlichen Geräusch­ sperre.

Fig. 2 zeigt das Äquivalentschaltbild des in Fig. 1 darge­ stellten Verknüpfungsschaltungsteiles.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild eines Grundausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltung.

Fig. 4 zeigt das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltung.

Fig. 5 und 6 zeigen Schaltbilder von weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung.

Fig. 7 zeigt in einer grafischen Darstellung die Beziehung zwischen einem Signalstrom und einem Vorstrom bei den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen.

Fig. 8 zeigt das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 9 zeigt das Äquivalentschaltbild des Schalttransistors Q _1′ in Fig. 8.

Fig. 10 zeigt in einer grafischen Darstellung die Signalwellen­ form der in Fig. 8 dargestellten Verknüpfungsschaltung, wobei ein Schalttransistor Q ₁ fehlt.

Fig. 11 zeigt Äquivalentschaltbilder der Schalttransistoren Q ₁ und Q _1′ in Fig. 8.

In Fig. 3 ist ein Grundausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt. Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, sind Verstärker 4, 5, ein erstes und ein zweites Verknüpfungsglied 6, 7, ein Begrenzer 8 und ein Kondensator C vorgesehen, der einen Potentialpegel hält. Ohne anliegendes Signal ist das erste Verknüpfungsglied 6 gesperrt, während das zweite Verknüpfungs­ glied durchgeschaltet ist, so daß ein Eingangssignal S ₁ durch den Verstärker 4, das zweite Verknüpfungsglied 7 und den Verstärker 5 geht und anschließend das Ausgangssignal S ₂ erhalten wird. Wenn im Eingangssignal S ₁ ein Rauschen auf­ tritt, liegt ein Impulssignal P am ersten Verknüpfungsglied 6, um dieses durchzuschalten, was dazu führt, daß das zweite Verknüpfungsglied 7 sperrt, wodurch eine wirksame Rauschunter­ drückung erhalten wird. Der Begrenzer 8 hat die Funktion, das Potential eines Punktes A unter dem eines Punktes B zu halten, wodurch der normale Betrieb des zweiten Verknüpfungsgliedes 7 sichergestellt ist.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel des Schaltungsaufbaues eines Grund­ ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltung. Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, sind zwei Transistoren T ₁, T ₂ und zwei Transistoren T ₅, T ₆ vorgesehen, die den Verstärkern 4 und 5 jeweils entsprechen, während Transistoren T ₃ und T ₄ dem ersten Verknüpfungsglied 6 und dem zweiten Verknüpfungsglied 7 entsprechen und zwei Transistoren T ₇ und T ₈ dem Begrenzer 8 entsprechen.

Wenn bei einer in dieser Weise aufgebauten Schaltung ein Rauschen im Eingangssignal S ₁ auftritt, liegt ein positives Impulssignal P an der Steuerelektrode des Transistors T ₃, um diesen durchzu­ schalten. Das hat zur Folge, daß das Kollektorpotential des Transistors T ₄ auf sein Basispotential abfällt. Da das Emitter­ potential des Transistors 4 durch den Kondensator C auf einen gegebenen Pegel gehalten wird, liegt eine Vorspannung in Sperr­ richtung am Transistor T ₄, solange das Potential am Punkt A unter dem am Punkt B liegt. Der Transistor T ₄ wird somit ge­ sperrt.

Wenn das Potential am Punkt A größer als die Summe des Potentials am Punkt B und der Spannung V _BE zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors T ₄ ist, die im folgenden als Basisemitter­ spannung V _BE bezeichnet wird, ist der Transistor T ₄ in uner­ wünschter Weise in Vorwärtsrichtung vorgespannt, so daß er leitet. Um das zu verhindern, ist der Begrenzer aus dem Transistor T ₇ und dem Transistor T ₈ vorgesehen. Wenn die Basisemitter­ spannung V _BE jedes Transistors so festgelegt ist, daß sie die folgende Gleichung

V _BE (T ₅) + V _BE (T ₆) = V _BE (T ₇) - V _BE (T ₈)

erfüllt, sind die Transistoren T ₇ und T ₈ durchgeschaltet, wenn das Potential am Punkt A über das Potential am Punkt B angehoben wird. Es wird daher verhindert, daß das Potential am Punkt A über diesen Pegel steigt. In dieser Weise ist ein passender Schaltvorgang des Transistors T ₄ für jede Amplitude des Impuls­ signales sichergestellt. Wenn der Transistor T ₄ durchgeschaltet ist, ist sein Kollektorstrom größer als sein Emitterstrom, so daß die Beziehung besteht -V _BC < V _BE , wobei V _BC die Basis­ kollektorspannung ist. Die Transistoren T ₇ und T ₈ sind dem­ entsprechend gesperrt.

Erfindungsgemäß kann das Umschalten der Verknüpfungsschaltung durch einen Impuls mit einer kleinen Amplitude von beispielsweise V _BC = V _D erreicht werden, wobei V _D die Vorwärtsspannung der Diode D ist, so daß das Streuen des Impulses auf das Ausgangs­ signal so klein wie möglich gehalten ist. Die Schaltung weist daher einen großen Aussteuerbereich im Sperrzustand und einen kleinen Widerstand im durchgeschalteten Zustand zusammen mit einem außerordentlich guten Frequenzgang auf.

Die erfindungsgemäße Verknüpfungsschaltung ist als Geräusch­ sperre für einen AM-Rundfunkempfänger, ein CB-Sendeempfangsge­ rät usw. verwendbar und gleichfalls auf jede Art eines Analog­ schalters anwendbar.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Lage ist, einen übermäßigen Vorstrom herabzusetzen, um ein Eigenrauschen aufgrund eines Schaltvorganges zu entfernen.

Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, bilden ein Transistor Q ₂, eine Diode D und ein Widerstand R ₃ eine Konstantstromschaltung, wobei die Höhe des Stromes durch den Widerstand R ₃ bestimmt wird. Anstelle der Diode D kann ein Transistor verwandt werden, wobei von dem Vorteil der Transistorfunktion als Diode Gebrauch gemacht wird. Die Widerstände R ₁ und R ₂ sind dazu vorgesehen, den Einfluß herabzusetzen, der aufgrund eines Unterschiedes in den Kennlinien zwischen dem Transistor Q ₂ und der Diode D ausgeübt wird. Der Kollektorstrom des Transistors Q ₂ ist durch den Widerstand R ₃ der Konstantstromschaltung bestimmt und der konstante Strom liegt zur Steuerung an der Basis eines Schalttransistors Q ₁. Dieses Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Schaltung erlaubt es, daß ein Strom, d. h. ein durch den Widerstand R ₃ bestimmter konstanter Strom fließt, der gerade ausreicht, um den Transistor Q ₁ zu sättigen, selbst wenn der Eingangssignalpegel am Emitter des Transistors Q ₁ in negativer Richtung gering ist, wobei das Fließen eines übermäßigen Stromes verhindert wird. Wenn andererseits der Eingangssignalpegel in positiver Richtung groß ist, wird der Basis des Transistors Q ₁ der konstante Strom geliefert und wird der Sättigungswiderstand gering gehalten. Das ist in Fig. 7 dargestellt. Der Vorstrom BC fließt so, daß er dem Eingangs­ signalstrom SC folgt.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das auch eine Konstantstromschaltung verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt ein Steuersignal zum Durchschalten oder Sperren des Transistors Q ₁ an einer Schaltimpulseingangs­ klemme SW. Gewöhnlich liegt ein Signal mit niedrigem Pegel an der Eingangsklemme SW, um den Transistor Q ₁ leitend zu halten, während ein Transistor Q ₄ sperrt. Folglich ist ein Transistor Q ₂ durchgeschaltet und liegt ein Strom, der gleich dem von einer Energiequelle +B durch einen Widerstand R ₂, eine Diode D und einen Widerstand R ₃ fließenden Strom ist, konstant an der Basis des Transistors Q ₁. Die Arbeitsweise des Transistors Q ₁ und eines Kondensators C ist identisch mit der oben beschriebenen Arbeitsweise. Die Transistoren Q ₅ und Q ₆ halten den Transistor Q ₁ im gesperrten Zustand, falls das Potential des Transistors Q ₁ an seinem Kollektor höher als an seinem Emitter ist, wenn ein Eingangssignal mit hohem Pegel an der Klemme SW liegt und der Transistor Q ₄ durchgeschaltet ist, um die Basis und den Kollektor des Transistors Q ₁ kurzzu­ schließen. Erfindungsgemäß kann somit der Schaltvorgang des Transistors Q ₁ durch einen Impuls mit kleiner Amplitude gesteuert werden, da der Transistor Q ₄ verwandt wird, und hat die Funktion der Konstantstromschaltung die Wirkung, daß ein Umschaltrauschen sicherer unterdrückt wird.

Die Beziehung zwischen einem Eingangssignalstrom und einem Vorstrom ist die gleiche wie sie in Fig. 7 dargestellt ist.

Bei den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen kann das Schaltrauschen, das durch einen übermäßigen Vorstrom am Schalttransistor verursacht wird, was oftmals bei den her­ kömmlichen Schaltungen der Fall ist, gut unterdrückt werden. Die Verwendung der Konstantstromschaltung als Vorstromquelle für den Schalttransistor verhindert, daß ein übermäßiger Strom fließt, unterdrückt das Eigenschaltrauschen und liefert einen ausgezeichneten Frequenzgang und Aussteuerbereich.

In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das das Schaltrauschen unterdrücken kann, ohne eine Störung im Ausgangssignal zu verursachen. Verglichen mit dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau einer Verknüpfungsschaltung zeich­ net sich dieses Ausführungsbeispiel durch die Verwendung von zwei Transistoren Q ₁ und Q′₁ als Schaltelemente aus. Der erste und zweite Transistor Q ₁ und Q′₁ sind so miteinander verbunden, daß die jeweiligen Kollektoren und Emitter gegenseitig in umgekehrter Weise gekoppelt sind. Das heißt im einzelnen, daß der Kollektor des ersten Transistors Q ₁ über den Verbindungs­ punkt J ₁ am Emitter des zweiten Transistors Q′₁ liegt, während der Emitter des ersten Transistors Q ₁ über den Verbindungspunkt J ₂ mit dem Kollektor des zweiten Transistors Q′₁ verbunden ist. Die Basen des ersten und des zweiten Transistors Q ₁, Q′₁ liegen über einen Widerstand R an einer Steuerklemme G, an der ein Schaltimpuls anliegt. Die anderen Teile der Verknüpfungsschaltung in Fig. 8 sind mit der in Fig. 1 dargestellten Verknüpfungs­ schaltung identisch.

Unter der Annahme, daß der Transistor Q ₁ in der Schaltung fehlt, und daß nur die Arbeitsweise des Transistors Q′₁ berücksichtigt wird, ergibt sich, daß in der anhand von Fig. 1 bereits darge­ stellten Weise mit in die negative Richtung gehendem Eingangssignal der Basistrom äquivalent zunimmt und der Innenwiderstand, d. h. der Widerstand r′ abnimmt, während mit einem in die positive Richtung gehenden Eingangssignal der Innenwiderstand, d. h. der Widerstand R′ zunimmt, wenn der Basisstrom des Transistors Q′₁ niedrig genug gehalten wird. Die Transistorschaltung, die einen Kondensator C enthält, kann durch die äquivalente Schaltung von Fig. 9 dargestellt werden. Das Eingangssignal und das Aus­ gangssignal sind in Fig. 10 durch die Wellenformen A′ und durch die verzerrte Wellenform B′ dargestellt.

Die Schaltung der Transistoren Q ₁, Q′₁ mit dem Kondensator C, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist, kann somit durch die äquivalente Schaltung von Fig. 11 dargestellt werden, wenn der Basisstrom für die jeweiligen Transistoren auf einen niedrigen Wert herabge­ drückt wird. Da davon ausgegangen wird, daß der Basisstrom äquivalent zunimmt und der Innenwiderstand abnimmt, wenn entweder ein in die positive Richtung oder ein in die negative Richtung gehendes Eingangssignal vorliegt und der Basisstrom auf einen niedrigen Wert herabgedrückt ist, bedeutet das, daß keine Verzerrung der Signalwellenform an der Ausgangsklemme der Verknüpfungsschaltung auftritt und ein Ausgangssignal erscheint, das in seiner Wellenform mit dem Eingangssignal identisch ist.

Wie es oben im einzelnen dargestellt wurde, stellt eine Ver­ knüpfungsschaltung, die in Fig. 8 dargestellt ist und komplementär zwei Schalttransistoren verwendet, ein Ausgangssignal ohne Ver­ zerrung sicher, da das Ausgangssignal selbst dann kompensiert wird, wenn der Vorstrom niedrig gehalten wird, so daß diese Schaltung sehr wirksam das Eigenrauschen aufgrund des Schalt­ vorganges unterdrückt und einen ausgezeichneten Frequenzgang und Aussteuerbereich liefert.

Claims (2)

1. Torschaltung zur Störsignalunterdrückung in einem Signalweg, mit einem in Serie zum Signalweg geschalteten, normalerweise durchgeschalteten Schalttransistor (T 4; Q 1) und einer auf Störsignale in dem Signalweg ansprechenden und hierauf den Schalttransistor (T 4; Q 1) öffnenden Steuerschaltung (SW), dadurch gekennzeichnet, daß an den Kollektor und die Basis des erstgenannten Schalttransistors (T 4; Q 1) ein normalerweise geöffneter und auf Störsignale hin von der Steuerschaltung (SW) durchschaltbarer, zweiter Schalttransistor (T 3; Q 4) angeschlossen ist, der in durchgeschaltetem Zustand das Kollektorpotential des ersten Schalttransistors (T 4; Q 1) an dessen Basispotential angleicht und den ersten Schalttransistor (T 4; Q 1) hierdurch öffnet, und daß an den Kollektor des ersten Schalttransistors (T 4; Q 1) ein Begrenzer (T 7, T 8; Q 5, Q 6) angeschlossen ist, der die Eingangsspannung des geöffneten, ersten Schalttransistors (T 1; Q 1) abhängig von dessen Ausgangsspannung auf einen Pegel be­ grenzt, welcher das Durchschalten des ersten Schalttransistors (T 4; Q 1) auch bei Schwankungen der Eingangsspannung verhindert.

2. Torschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalttransistor (T 4; Q 1) mit einer Konstant­ stromquelle (Q 2) verbunden ist.